Дефекти зварних з'єднань - види і способи їх усунення

Що таке дефекти зварних з'єднань? По суті, це відхилення від вимог до технічних характеристик зварного шва, а відповідно і всієї конструкції. Саме дефекти зварювання знижують міцність шва і надійність зварювальних стиків. Їх можна розділити на кілька видів.

 

 

Види дефектів зварних швів:
• відхилення від розмірів і форми шва;
• вади мікро - і макроструктури;
• викривлення і деформації конструкцій.

 

Відхилення від розмірів шва і його форми
Розмірні показники зварювального шва визначаються державними стандартами. І у кожного виду зварювання є свій ГОСТ. Наприклад, при зварюванні, де задіяний спосіб плавлення, дефекти зварного шва визначає нерівномірна наповненість зварюваної канавки, плюс різниця ширини та висоти шва на всьому його протязі. Що стосується форми, то вона нерівна, є так звані сідла (западини), горби, структура його луската.

 

Причини виникнення при ручний зварюванні – це низька якість електродів, низька кваліфікація зварника, порушення технології зварювання. Причини при автоматичної зварюванні – це стрибки напруги, кут нахилу подачі електрода неправильно вибраний, присадочная дріт проскакує в механізмі подачі і так далі.
Якщо говорити про зварювання тиском, то її дефектами зварних швів виступають вм'ятини глибокого типу, нерівномірний розподіл точок вздовж зварювального шва, може статися зсув заготовок відносно один одного.
До дефектів порушення форми відносяться пропалення, підрізи, напливи та незавірені кратери.

 

Напливи
Зазвичай такі дефекти зварних швів утворюються, коли проводиться зварювання заготовок, що лежать у горизонтальній площині. А сам зварювальний процес проводиться зверху. Наплив – це затверділий рідкий метал у вигляді горбків, які утворюються в момент зіткнення гарячого розплавленого металу електрода з холодною поверхнею заготовки. Напливи можуть бути різних розмірів: від маленьких крапель до великих рядів, протяжних на пристойну довжину зварювального шва.

 

Причинами появи напливів можуть виступати великий струм, що подається на електрод, довга електрична дуга, нахил заготовки, неправильно вибраний кут установки електрода. Як результат – тріщини в зварювальному шві, непровари та інші вади.
Підрізи
Цей дефект являє собою канавку (заглиблення) у зварювальному шві, що часто утворюється при зварюванні близько металу заготовки. Причинами можуть бути великий струм і довга дуга, які створюють перегрів самого металу, а також зварювального наповнювача. Саме стан великої температури стають причиною оплавлення кромки двох заготовок. Якщо проводиться зварювання кутових з'єднань, то найчастіше причинами підріза є неправильно встановлений електрод, особливо, коли відбулося зміщення в бік вертикально встановленої заготовки. При цьому перегрів відбувається саме на вертикальній стінці стику, тут і утворюється підріз. А ось на горизонтальній в цей час утворюється наплив, тому що метал починає стікати вниз.

 

При газовій зварці підрізи можуть виникати тільки з однієї причини – збільшена потужність пальника. Необхідно відзначити, що підрізи – досить серйозний дефект зварювального шва. Він призводить до ослаблення заготовки по товщині, а це найперша причина руйнування стику, а відповідно всієї зварної конструкції.

 

Пропалення
Сама назва вже говорить за себе. На місці зварювання і зварювальних металах по крайках утворюються отвори. Причини:
• велика відстань між заготівками;
• великий струм і пальник при швидкій зварюванні;
• неправильна форма кромок, дуже загострена;
• велика тривалість процесу на одному місці.

 

Найчастіше цей вид дефектів виходить, коли зварюються між собою тонкі листи металів, або коли ведеться багатошарова зварка і наноситься перший шар.

 

Кратери
Це поглиблення в зварному шві. Зазвичай цей дефект утворюється при обриві дуги. Тому його досвідчені зварювальники намагаються відразу ж оплавить. Це найпростіше усунення дефектів зварювання. Коли зварювання ведеться автоматичним способом, то кратер зазвичай з'являється на виході з шва, тобто, на вихідний планки.
Є підвид кратерів, який називається усадочною раковиною. Вона утворюється під впливом усадки металу в шві. Вся справа в тому, що метал при охолодженні зменшується в обсязі.

 

 

Дефекти макроструктури
Ці види дефектів зварних з'єднань можна виявити, якщо збільшити структуру зварного шва в 10 разів. До цього типу вад відносяться тріщини, непровари, газові пори, шлакові вкраплення.
Пори утворюються, коли шов швидко остигає. При цьому перебувають у його тілі газоутворююча елементи не встигають вийти назовні. Так відбувається, коли кромки заготовок покриті іржею, жирними плямами або фарби, використовується флюс з підвищеною вологістю, був неправильно налаштований зварювальний апарат по струму або газу, великий вміст вуглецю в зварюють метали і так далі.
Пори можуть бути великими і маленькими, можуть розташовуватися або купчасто рівномірно вздовж шва, є наскрізні пори, звані норицями. Загалом, їх кількість і розміри залежать від часу, за який ванна знаходиться в рідкому стані. Чим довше зварювальна ванна рідка, тим менше часу, тому що гази встигають покинути рідкий метал.

 

Шлакові включення – це, по суті, недбалість з боку зварювача при зварці. Значить, він погано підготував два з'єднуються металу до зварювання. На них залишилася бруд, іржа. Якщо даний вид дефектів з'явився при багатошарової зварюванні, то значить, зварювальник погано провів видалення шлаку з попередніх шарів.
Ці дефекти можуть мати розміри в декілька мікрон або d кілька міліметрів, форма різна: від сфери до тонкої лінії. Розташування – по всьому тілу шва.
Непровари – серйозний дефект. Виходить так, що метал заготовки несплавился з металом електрода (електрозварювання) або присадного дроту (газова зварка). Можуть несплавится між собою і шар наплавлюваного металу.

 

Причин непровара чимало:
• занадто великий струм при зварюванні був використаний;
• забруднення кромок;
• неправильно був піднесений електрод до осі шва;
• дуже маленький зазор між двома заготовками;
• кромки мають занадто загострені кінці;
• вимушена перерва, в процесі якого метали остигають;
• збільшена швидкість зварювання.

 

Що стосується тріщин, то їх можна поділити в залежності від температури їх появи. Тобто, холодні або гарячі. Гарячі з'являються, коли відбувається затвердіння металу, а кристалізація починається при температурі 1100-1300С. При цьому всередині шовного металу з'являються усадочні напруги, починають утворюватися прошарку напіврідкого виду. Вони і стають згодом тріщинами. Якщо в наплавляемом металі міститься багато водню, вуглецю або кремнію, то це також причина виникнення гарячих тріщин.
Холодні тріщини утворюються при температурі 100-300С. Причинами є все ті ж напруги, які виникають в тілі наплавляемого металу, коли він починає остигати. До того ж всередині зварювального шва залишається водень (газ), який прагне вийти назовні. І це додаткові напруги. До речі, гарячі тріщини на лицьовій частині шва не видно, вони вважаються внутрішніми. А ось холодні тут же з'являються на зовнішній стороні шва, їх добре видно неозброєним оком. Це зовнішні дефекти зварних швів і з'єднань.

 

Є ще два види тріщин: відпускні і ламелярные. Перші утворюються вже тоді, коли зварювання закінчена і проводяться операції по наступній обробці металом. Другі мають дуже цікаву технологію появи. Вони утворюються ще при високих температурах, але свій подальший розвиток отримують вже в остиглому металі. До речі, найчастіше цей вид дефекту утворюється з мікроскопічних тріщин. Обидва варіанти відносяться до категорії – зовнішній дефект.

 

Дефекти мікроструктури
До дефектів мікроструктури потрібно віднести мікроскопічні тріщини і пори, включення неметалевого типу (кисневі, нітрідние), велика зернистість структури наплавленого металу з елементами перегрівів і пережогов.
Найнебезпечніший з усіх перерахованих дефектів – перепал. При ньому всередині шва з'являються у великій кількості крупні зерна структури металу, які мають мінімальні міцність зв'язку між собою. Звідси висока крихкість стику. Причинами перепалу є присутність кисню в зоні зварювання, а значить, ізоляція ванни була поганою. Сюди ж можна додати високу температуру зварювального процесу.

 

Допустимі і недопустимі дефекти
Зрозуміло, що всі дефекти зварних з'єднань негативно впливають на якість зварної конструкції. Але є такі, при яких конструкція може експлуатуватися без проблем, а є ті, при яких експлуатувати її суворо заборонено.
Тому перед тим як визначити, чи можна чи не можна експлуатувати зварну конструкцію, необхідно взяти до уваги всі обставини і фактори, що впливають на вибір.
• Необхідно визначити чи відповідає конструкція всіх геометричних і габаритних параметрів строго за проектом або кресленням.
• Тип дефекту, його розміри і місце в з'єднанні.
• Яким механічних навантажень буде піддаватися будівля або споруда. Чи витримають їх зварювальні з'єднання.
• Характер навколишнього середовища. Природні навантаження негативно впливають на стан зварного шва.
• Функції, покладені на конструкцію. Тобто, один дефект може витримати певні навантаження, а інші йому протипоказані.

 

Визначити допустимість дефектів можна тільки спеціальною апаратурою. Тому рекомендується використовувати обладнання, яке за ступенем перевірки дефекту була вищою, ніж номінальна допустима величина самого вади. Приміром, тріщину розміром 3 мм можна виміряти приладом, який визначає мінімальні тріщини довжиною 5 мм.
До речі, на допустимість впливають не тільки розміри і форма дефектів, не останнє слово за їх кількістю і частотою розташування.

 

Висновок по темі

Висновок по темі

Дефекти зварних з'єднань впливають на якість стику між елементами збирається конструкції, а значить, і на всю конструкцію в цілому. Тому виправленню дефектів зварювання надається особлива увага. Усуватися самі вони не можуть. Є вади, які можна легко усунути, є, які можна усунути, але непросто. Способи їх усунення відомі. А є дефекти, які не підлягають виправленню. Так що краще проводити процес грамотно. Тому вивчайте процеси появи швів і причини їх утворення.